国际油气井钻头进展概述（二）——FuseTek融合钻头与Pexus组合钻头

NOV公司2013年向市场推出FuseTek融合钻头。它将PDC钻头的高钻速与孕镶金刚石钻头的耐磨性结合于一体,适宜于钻进中硬—坚硬、高研磨性地层。FuseTek钻头已广泛应用于刚果、厄瓜多尔、中国、哥伦比亚等国家。应用表明,该新型组合钻头比PDC钻头或牙轮钻头钻进效率提高许多,工作寿命增加1～3倍或更多。Shear Bits公司于2014年推出Pexus组合钻头。该钻头广泛应用于加拿大冰川冰碛物钻进。地层上部硬卵砾石层利用可转动硬质合金齿钻进,下部软砂岩与页岩则运用PDC碎岩。整个冰碛物地层用一个Pexus钻头一钻到底。所述3类组合式钻头（含Kymera钻头）对于未来实现“一个钻头,一口井”的目标有重要意义。     

电镀金刚石钻头镀层与钢体结合强度研究

采用直接剪切试验,研究了稀土添加量、镀液pH值和电流密度对结合强度的影响;并结合试样断口的扫描电镜分析结果,对镀层的破坏形式进行了讨论.     

高压下天然菱铁矿的压缩性和电子结构研究

采用同步辐射光源和金刚石对顶砧(DAC)技术,对天然菱铁矿的压缩性和电子结构进行了原位X射线衍射(XRD)和X射线吸收近边结构谱(XANES)测试研究。在室温下随着压力逐渐升高至50.2 GPa,菱铁矿保持方解石型结构不变,但是逐渐向Na Cl型结构转变;刚性[CO3]2-基团平行于ab-平面定向排列使c轴的压缩性大于a轴。菱铁矿在44.6~47.1 GPa之间发生电子由高自旋态(HS)向低自旋态(LS)的转变,表现为体积塌陷8%。HS菱铁矿的等温状态方程参数为K0=112(5)GPa和K'0=4.6(3)。首次采用XANES技术对菱铁矿中Fe2+的电子结构进行了研究,结果表明:随着压力升高至37.3 GPa,Fe2+的配位和局域对称并未发生明显变化;此后电子结构开始转变,Fe2+的3d轨道分裂能降低,电子跃迁概率增大,呈现LS特性。     

庐枞LZSD-1孔科学钻孔钻头选择与使用

受中国地质科学院地质研究所的委托,安徽省地质矿产勘查局313地质队承担《华东庐枞盆地科学钻探选址预研究》3000m科学钻探工程任务,该钻孔为大陆科学钻探选址预研究项目中6个钻孔之一,主要目的是通过钻探揭示和验证与成矿有关的岩体、基底、盖层的空间分布,建立地壳结构模型和异常解释的标尺,为大陆万米钻探提供选址依据。本文主要介绍了在施工过程中的钻头选用情况,仅供同行参考。     

桩基筒形翼状钻头的改进设计及应用

针对浙江省温州市世贸中心大厦桩基施工中硬岩钻进时出现的堵管、卡钻和效率低等问题,从所钻地层和钻头的磨损分析出发,提出了钻头的改进设计方案.改进型筒形翼状钻头比原先使用的平底滚刀钻头增加了18个孕镶金刚石-针状硬质合金复合式钻齿和3个钎头,并按受力特点进行了合理分布.实际钻进效果表明改进型钻头应用于超深、大直径钻孔的钻进效率较高、钻进过程平稳.针对钻头的实际磨损情况提出了钻头进一步改进设计的建议.     

直流弧光放电等离子体CVD金刚石薄膜中的晶体类型与特征

采用自主研制的直流弧光放电等离子体CVD设备,以甲烷和氢气为气源,在YG6硬质合金基体上制备出主显晶面为（100）、（111）以及纳米晶粒的金刚石薄膜涂层。SEM观测其晶体类型主要为立方体、八面体、立方八面体,其中以立方八面体为主。随着碳源气体浓度的增加,金刚石晶体的形态会呈现从八面体一立方八面体一立方体顺序转变的趋势;而薄膜的表面形貌呈现从主显（111）晶面-（111）与（100）晶面混杂-主显（100）晶面顺序转变的特征。此外,CVD金刚石薄膜中还存在有许多类似接触孪晶、贯穿孪晶、复合孪晶,以及球形或聚晶晶粒形态的晶体,并且多数孪晶属于类似（111）复合孪晶结构。     

孕镶块式高胎体金刚石钻头的研制

为了提高金刚石钻头的时效和寿命,将钎焊法引入到高胎体金刚石钻头的设计和加工中。首先利用热压法加工耐磨性能好的金刚石孕镶块;然后加工自带两层水口和水槽的新型钻头钢体,且两水口之间预留焊接槽;最后采用钎焊法,将金刚石孕镶块焊接到钻头钢体上。野外试验表明,试制的2只Φ75/54.5 mm高胎体金刚石钻头,与现场使用的孕镶金刚石钻头相比,钻进效率分别提高41.7%和8.3%,使用寿命分别提高50.4%和32.9%。采用二次钎焊法加工的金刚石钻头,兼顾了热压法的优点,解决了工作层高度过高导致钻头胎体折断、掉块的难题,明显提高了金刚石钻头的使用寿命。     

陕西岚皋－镇坪一带早古生代火山杂岩成岩构造环境及碱（钾）质煌斑岩含矿性探讨

对北大巴山地区岚皋－镇坪一带的区域地质构造演化及其与早古生代碱基性火山杂岩的成岩关系进行了综合分析，指出本区曾经历了裂陷－愈合一再裂陷－愈合的地质发展和演化。早古生代时期本区是一个在已固结愈合的中－晚元古代的裂陷的扬子地台北缘构造软弱带的基础上重新活化的大陆边缘陆内断陷构造带。它不仅控制了区内该时期碱基性火山杂岩的产出位置、岩浆脉动活动特征，而且还影响到岩浆物质来源的深度。在此基础上，笔者探讨了与杂岩密切相关的碱（钾）质煌斑岩的金刚石含矿性。     

山东金刚石资源分布规律与结晶学特性

山东是我国金刚石资源的重要产地,分析了成矿分布规律及结晶学特征。原生矿体产出于金伯利岩体中,具成带成群特点;次生矿赋存于粗碎屑沉积岩中及河流阶地的松散砂矿层中。金刚石由单晶平面晶体、溶解形态的曲面晶体、再生形态的带壳晶体等组成,以浅色为主,尤以盛产彩色金刚石为特色。     

Mantle Degassing and Diamond Genesis：A Carbon Isotope Perspective

The effect of Co2 and CH4 degassing from the mantle on the carbon isotopic composition of diamond has been quantitatively modeled in terms of the principles of Rayleigh distillation.Assuming the δ^13 C value of -5‰ for the mantle,the outgassing of CO2 can result in the large negative δ^13 C values of diamond,whereas the outgassing of CH4 can drive the δ^13C values of diamond in the positive direction.The theoretical expectations can be used to explain the full range of δ^13 C values from-34.4‰5 to 5‰ observed for natural diamonds.It is possible that diamond formation was triggered by the degassing of Co2 and/or CH4 from the mantle and the associated fractional crystallization of carbonate-bearing melt.